探討染色體斷裂引起癌細(xì)胞耐藥的機(jī)制
癌癥是世界上最嚴(yán)重的健康疾病之一，因為它與某些疾病不同，它不斷變化和演變，以逃避和抵抗治療。
在一項新的研究中，來自加州大學(xué)、圣地亞哥和劍橋大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員描述了稱為“染色體分裂癥”的現(xiàn)象是如何破壞染色體，然后以最終促進(jìn)癌細(xì)胞生長的方式重新組裝染色體的。相關(guān)研究成果于2020年12月23日在線發(fā)表在《自然》雜志上，題目為“色錐蟲病驅(qū)動癌癥基因擴(kuò)增的進(jìn)化”。通訊作者是加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院細(xì)胞與分子醫(yī)學(xué)教授唐·克利夫蘭博士和劍橋大學(xué)彼得·坎貝爾博士。
染色體斷裂是細(xì)胞史上的一個災(zāi)難性突變事件，它涉及到大規(guī)模的基因組重排，而不是逐漸的重排和突變。基因組重排是許多癌癥的一個關(guān)鍵特征，它使突變的細(xì)胞能夠生長或生長得更快，與抗癌治療無關(guān)。
“這些重組可以一步完成，”論文的主要作者、克利夫蘭實(shí)驗室博士后研究員ofer shoshani博士說。在染色體分裂的過程中，一個細(xì)胞中的一條染色體被分裂成許多片段，在某些情況下是幾百個，然后以無序的順序重組。一些片段丟失，而另一些則作為額外的染色體DNA（ecdna）存在。其中一些ecdna促進(jìn)癌細(xì)胞的生長，并形成稱為“雙分鐘”的微小染色體。在去年發(fā)表的一項研究中，這些研究人員發(fā)現(xiàn)，在許多類型的癌癥中，多達(dá)一半的癌細(xì)胞含有攜帶促癌基因的ecdna。
在這項新的研究中，Cleveland，shoshani和他們的同事對染色體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了直接可視化，以確定基因擴(kuò)增的步驟和對甲氨蝶呤耐藥的機(jī)制。甲氨蝶呤是最早的化療藥物之一，至今仍被廣泛應(yīng)用。
研究人員對耐藥癌細(xì)胞的整個基因組進(jìn)行了測序，揭示了染色體斷裂啟動了攜帶ecdna的基因的形成，這些基因賦予了癌癥治療的耐藥性。他們還確定了染色體內(nèi)基因擴(kuò)增后，染色體碎片如何驅(qū)動ecdna的形成。
shoshani說：“染色體片段化將體內(nèi)擴(kuò)增（內(nèi)部）轉(zhuǎn)化為體外擴(kuò)增（外部），擴(kuò)增的ecdna可以重新整合到染色體位置，以應(yīng)對化療或放療引起的DNA損傷。”。這項新研究強(qiáng)調(diào)了染色體斷裂在癌細(xì)胞擴(kuò)張的DNA生命周期的所有關(guān)鍵階段的作用，這解釋了癌細(xì)胞如何變得更具攻擊性或抵抗力。”
克利夫蘭說：“我們已經(jīng)確定反復(fù)出現(xiàn)的DNA片段化是耐藥性的驅(qū)動因素，以及重組片段化染色體片段所必需的DNA修復(fù)途徑，這使得合理設(shè)計聯(lián)合療法能夠預(yù)防癌癥患者的耐藥性，從而提高治療效果。”
